智能电网建设储能技术研究

摘要：随着科学技术的发展，电力系统中的高技术含量也越来越高，在确保电力系统高效安全稳定运行的基础上，推动了电网的智能化发展。智能电网属于融合了电力电子技术、储能技术、传感测量技术等多个先进技术的复合系统，尤其是储能技术的应用，有助于进一步提高电网系统的稳定性和灵活性。本文将简单阐述常见的储能技术，并对其在智能电网建设中的应用进行深入分析。

关键词：智能电网；储能技术；应用前景

随着社会经济的发展，能源紧缺、环境污染等问题日益突出，新能源逐渐成为各国研究的重点，也是推动人类社会实现可持续发展的关键。但是新能源在与传统电网并网过程中，会对电网系统造成较大的冲击，不利于电力系统的安全性和稳定性。储能技术作为智能电网中重要的负荷波动补偿手段，有效地解决了上述问题。

1储能技术在智能电网建设中的作用

1．1提高电网系统的安全性。当前，我国的电网系统已经覆盖了全国各地，给人们提供了生活和工作所需的电力资源。但是由于电源距离负荷中心较远，导致我国的智能电网系统普遍存在输电跨度较大的问题，一定程度上不利于电力系统的安全性和稳定性。通过储能技术的应用，可以在电网系统中构建多个储能支撑装置，为电网电压、频率等参数的调整提供支持，降低电力系统受到外界干扰所引发的震荡，有助于提高整个电力供应的安全性和稳定性。1．2有助于优化电网资源配置。近年来，虽然我国的电网覆盖取得了丰硕的成果，满足了不同地区居民的用电需求，但是在个别区域，仍存在较为严重的电力资源供需问题。如负荷较大的京津唐区域、长三角区域等，在用电高峰阶段都存在较为明显的供需不平衡情况。储能技术的应用，可以优化电网的资源配置，提高电能的综合利用效率，有助于解决当前区域电力供应供需不平衡的问题。1．3提高供电质置。在电力供应过程中，不可避免地会因为一些意外事故导致电力供应中断，影响终端用户的用电体验。尤其是医院、消防、银行等特殊用电客户，一旦电力中断，可能造成较为恶劣的社会影响。通过储能技术在智能电网中的应用，可以通过UPS为医院、消防、银行等特殊用电场所提供备用电源，即便是电力供应中断，也可以通过启用备用电源来减少断电所造成的损害。此外，在储能系统当中，引入电力电子技术，可以实现对电力系统0有功功率灵活调节，完成无功补偿，降低外部扰动对电力供应性的影响，提髙整个电力系统的供电质量。1．4实现电网峰谷负荷的自我调节。对于电力系统而言，白天与夜间的电网负荷存在较大差异，最高负荷峰谷差可以达到发电量的30％以上，而且呈现出较为明显的上升趋势，如果不能对电力实现较好的调度，一方面部分城市会在用电髙峰时段，出现拉闸限电的现象，另外一方面在用电低谷时段，多余的电能产生了不必要的浪费。利用储能技术在电网当中建立一些储能型电站，可以将负荷低谷期间产生的电能进行储存，用于负荷高峰时段补充电网，很好地实现了电网峰谷负荷的自我调节。1．S推动新能源发电的发展近年来，新能源发电由于其具有可再生性、清洁型等特点，得到了广泛的应用，逐渐成为我国未来能源发展的主要方向之一。但是随着风电、光电等可再生能源的发电量不断增大，占电网总容量的比例越来越高，在并网过程中对传统局域电网的冲击也越来越大，严重影响电力供应的稳定性。因此，必须深人研究与可再生能源发电相匹配的高效储能系统，为可再生能源的大规模推广和应用提供先决条件。

2智能电网建设中常见的储能技术

2．1抽水储能。当前，在智能电网中，技术最成熟和应用最广泛的储能方式就是抽水储能电站。它利用了其上下游的两个水库，在电力负荷处于低谷时，充分利用电网中的多余电能将下游的水库抽到上游水库中，实现了电能和重力势能的转换存储。而到了电力负荷处理髙峰时段，利用上游水库中水的重力势能，实现了发电，对电网进行了供电补充。该种储能技术具有发电库容大、使用寿命长，综合效率利用高等优点，但因为对建站的选址要求较高，且建设周期较长，不利于进行大规模的推广和应用。2．2压缩空气储能电站。压缩空气储能电站的工作原理如图1所示，在用电负荷低谷时段，利用电力系统中的多余电力进行压缩空气作业，将空气密封在高压设施中；当用电负荷高峰时段，利用空气释放出来的巨大的能力推动燃气轮机进行发电，实现对电力系统的供电补充。相比较抽水蓄能电站，压缩空气储能电站的整体成本较低，且运行安全性较高，能够满足冷启动、黑启动等要求，常被用于峰谷电能回收调节、平衡符合、发电系统备用等多种用途。2．3飞轮储能。飞轮储能系统主要是由电机、轴承支撑系统、高速飞轮以及真空泵等设备组成，在需要进行电能储备时，可以利用飞轮储能系统的电机将电能转化成飞轮的动力势能，而需要进行放电时，利用飞轮的高速旋转，带动电机进行发电，来为外部用电荷载提供电能。飞轮储能装置本身的效率可以超过压缩机燃气轮机90％，且使用寿命可超过20年，具有无污染、维护简单以及可连续性工作等优点。缺点是整个系统的费用较高且能量密度较低，需要进一步地深人研究。2．4蓄电池储能。作为一项最为成熟可靠的储能技术，现阶段蓄电池储能技术被广泛应用于各种领域，例如手机、笔记本电脑、汽车等都应用了蓄电池储能技术。当前传统的铅酸电池由于其使用寿命较短，且会产生较为严重的重金属污染问题，逐渐被社会淘汰；氧化还原液流电池具有容量大、能量转换效率髙、维护费用低等优点，逐渐成为电网实现大规模并网电能储存和调节的首选；锂电子电池的综合循环效率最高，且本身的重量较轻，在电子产品和电动汽车上的应用日渐广泛。2．S趄导磁储备。利用超导体将电磁体进行能量存储，并在需要时再将电磁能转变成电能供给负载。该技术的综合效率可以超过95％，且能够达到ms级别的响应速度，在电力系统中可以实现电压稳定、负荷均衡、改善电能质量等作用。2．6超级电容器储能。由多孔电极、隔膜以及电解质组成的超级电容器，利用了电化学原理，实现了法拉级别的电容存储。部分超级电容器的电容量可以超过1000F，工作电压最髙可以达到400V。其主要优点是相比较传统的蓄电池，可以实现循环充放电十万次以上，使用寿命更长，脉冲功率更高，同时超级电容器还能在满足－40丈到60丈的温度使用，在电动汽车、轨道交通系统等领域得到了广泛的应用。

3基于智能电网建设的储能技术应用分析

某市通过对其2011年1月份的电网交易情况进行分析发现，其中购入本地电厂电量约为26．36亿千瓦时，购入堤防电厂电量约为1．56亿千瓦时，分别占到总电网交易量的47．9％和2．8％，剩余的接近50％的电力需要从华北网进行购置，可见本地的电能供应呈现出需大于供的局面。为了改善这一局面，结合本市的实际情况，在未来的规划过程中，本市将大力发展可再生能源，通过光伏发电、风力发电以及垃圾沼气发电等多种形式，来解决电力供应问题。预计未来各种可再生能源可占到本市的总用电量的25％以上。为了降低可再生能源的并网给本市传统电网的稳定性所造成的影响，本市在智能电网建设过中，加大了储能技术的研究和应用。

3．1电网稳定控制。当前，本市的电网储能容量相对较小，难以满足系统动态支撑的要求，城区内经常出现停电问题。为了提高电网的稳定性，本市引人了以液氮温区运行超导磁储能系统，并在电网中设置了飞轮储能装置，以减少扰动对整个智能电网的冲击，确保电力供应的稳定性。3．2削峰填谷。为了解决用户端的高峰用电需求，必须在本市范围内建设较大容量的储能系统，以满足负荷调节、优化电源结构，实现大规模的电网调峰的需要。结合本市的实际情况，水力资源较为丰富，且具备满足抽水蓄能电站建设的要求。因此，在本市区建设了抽水蓄能混合式电站和压缩空气储能电站。3．3为可再生能源的并网提供基础条件。由于可再生能源本身的间歇性特点，在并网过程中，会对智能电网的稳定性造成巨大的影响，导致大规模停电事故的发生。因此，本市在各级可再生能源发电站应用了储能技术，通过储能系统的作用，将可再生能源间歇性变化的输出功率转换为相对稳定的输出，解决了并网所造成的不利影响。

4结束语

总之，随着人类社会的发展，对电力资源的需求也越来越高。文章通过对储能技术的深人分析，详细地介绍了其在智能电网建设中的作用，提髙了电网的供电质量，解决了可再生能源的并网稳定性问题。因此，在储能技术研究过程中需从适应性、经济性、环保等多个角度考虑，确保电网安全稳定运行，推动电力行业的可持续发展。

参考文献

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［4］严莹？电力工程技术在智能电网建设中的应用研究［J］？电工技术，2016（10）：107－108．

［5］陶宇航，朱辉，何岩岩．一种新型飞轮储能技术在移动供电保障作业场景下的应用［J］？电气技术与经济，2018（03）：31－34＋61

作者:顾海军 单位:国网湖南省电力有限公司湘西供电分公司